第一章直流电路ppt课件

1、第第1章章 直流电路直流电路 第一节第一节 电路的根本概念电路的根本概念 第二节第二节 电阻、欧姆定律及电阻衔接电阻、欧姆定律及电阻衔接 第三节第三节 基尔霍夫定律及其运用基尔霍夫定律及其运用 第四节第四节 电气设备的额定值、电路的电气设备的额定值、电路的几种形状几种形状电路由哪几部分电路由哪几部分组成？试述电路组成？试述电路的功能？的功能？为何要引入为何要引入参考方向？参考方向？参考方向和参考方向和实践方向有实践方向有何联络与区何联络与区别？别？何谓电路何谓电路模型？模型？理想电路元件理想电路元件与实践元器件与实践元器件有何不同？有何不同？第一章 电路的根本概念与根本定律1.1电路及电路模型

2、一.电路 电路就是电流经过的途径,以手电筒为例:图1-1E实践电路元件电路模型开关电池电珠电源电源负负载载负载负载电源电源开关开关实体电路实体电路ISUS+_R0中间环节中间环节电路模型电路模型RL+ U导线导线第四页第四页二.电路的作用1.电能传输与转换。 2.信号的传送与处置。三.电路的根本组成 以手电筒为例,包括: 电源: 电池,提供能量。负载: 电珠, 把电能转化为其他方式的能量(光能)。 开关: 控制电路通或断。导线: 筒体, 保送和分配电能。白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为：示为： 实践电路器件种类繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处置可获得有意义的分析效果。iR

3、R L由于白炽灯中耗能的要素大大于产生磁场的要素，因此L 可以忽略。 理想电路元件是实践电路器件的理想化和近似，其电特性单一、确切，可定量分析和计算。RC+ USLIS无源二端元件 有源二端元件 表表1-1 常用的几种电路元件及其图形符号常用的几种电路元件及其图形符号前往二、电路的衔接二、电路的衔接 在实践运用中，常将许多电路按不同的方式衔接起来，组在实践运用中，常将许多电路按不同的方式衔接起来，组成一个电路网络。本章借助中学物理课程学习过的电阻成一个电路网络。本章借助中学物理课程学习过的电阻串、并联电路及由串并联电路组成的混联电路引出电路串、并联电路及由串并联电路组成的混联电路引出电路常用的

4、简单电路衔接，其他复杂的电路衔接留在后面的常用的简单电路衔接，其他复杂的电路衔接留在后面的章节引见。章节引见。(一一)负载的串联负载的串联由假设干个负载按顺序地衔接成一条无分支的电路，称为由假设干个负载按顺序地衔接成一条无分支的电路，称为串联。图串联。图1-5所示电路是由三个负载串联组成的。所示电路是由三个负载串联组成的。上一页 下一页前往(二二)负载的并联负载的并联 将几个负载都接在两个共同端点之间的衔接方式称之为并联。将几个负载都接在两个共同端点之间的衔接方式称之为并联。图图1-6所示电路是由三个负载并联组成的。所示电路是由三个负载并联组成的。(三三)负载的混联负载的混联 如图如图1 -7

5、所示的电路，有的负载采用串联，有的负载采用并联，所示的电路，有的负载采用串联，有的负载采用并联，这种在同一电路中既有负载串联又有负载并联的电路衔接方式被这种在同一电路中既有负载串联又有负载并联的电路衔接方式被称之为负载混联。称之为负载混联。 负载串联和并联的特点与电阻串联和并联的特点一样，这一内负载串联和并联的特点与电阻串联和并联的特点一样，这一内容将在下一节引见，在这里只引见负载衔接的概念。容将在下一节引见，在这里只引见负载衔接的概念。上一页 下一页前往 电流强度等于单位时间内经过导体横截面的电荷量。电流强度等于单位时间内经过导体横截面的电荷量。 电荷的定向挪动构成电流。电荷的定向挪动构成电

6、流。 电流的大小用电流强度表示，简称电流。电流的大小用电流强度表示，简称电流。tQI 大小、方向均不随时间变化的大小、方向均不随时间变化的稳恒直流电可表示为：稳恒直流电可表示为：在电工技术分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，通常以正电荷挪动的方向规定为电流的参考正方向。电流二要素：大小强度与方向电流强度电流实践方向正方向的规定电流方向的表示方法：(a)箭头表示：笼统(b)电流数值前符号表示：便于列式计算必需先设假定方向，又称参考方向(c)下标表示：便于用英文字母表示dtdqi 1.电流的方向 IAI2 RIAI2 RIRababI正电荷运动方向规定为电流的实践方向。正电荷运动方向规定为电流的实

7、践方向。电流的方向用一个箭头表示。电流的方向用一个箭头表示。恣意假设的电流方向称为电流的参考方向。恣意假设的电流方向称为电流的参考方向。参考方向实际方向(a) i0ab参考方向实际方向(b) i0abii假设求出的电流值为正，阐明参考方向与实践方向一致，否那么阐明参考方向与实践方向相反。dqdwuababQWUabab直流情况下2电压 高中物理课对电压的定义是：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。其表达式为： 电压的国际单位制是伏特V，常用的单位还有毫伏mV和千伏【KV】等，换算关系为： 电工技术根底问题分析中，通常规定电压的参考正方向由高电位指向低电位，因此电压又称作电压降。

8、 从工程运用的角度来讲，电路中电压是产生电流的根本缘由。数值上，电压等于电路中两点电位的差值。即：baabVVU3.电压参考极性假设某两点间电压极性系未知，为了确定其实践极性，可先假定极性，再根据计算结果电压数值前的+与号来确定实践电压极性。Rabu假定极性计算结果 VVu11RabV1RabV1实践极性实践极性.电压的极性表示 下标表示下标表示箭头表示箭头表示符号表示符号表示RI RI uR V10abVUab10 VUba10 电压的实践方向规定由电位高处指向电位低处。电压的实践方向规定由电位高处指向电位低处。与电流方向的处置方法类似，与电流方向的处置方法类似，可任选一方向为电压的参考方向

9、可任选一方向为电压的参考方向例：例： 当当ua =3V ub = 2V时时u1 =1V最后求得的最后求得的u为正值，阐明电压的实践方向与参考为正值，阐明电压的实践方向与参考方向一致，否那么阐明两者相反。方向一致，否那么阐明两者相反。u2 =1V+u1 abu2+ab实践方向与参考方向一致，电流实践方向与参考方向一致，电流(或电压或电压)值为正值；值为正值；实践方向与参考方向相反，电流实践方向与参考方向相反，电流(或电压或电压)值为负值。值为负值。留意：留意： 在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才有正负值才有正负之分。之分。 假设假设 I = 5A，那么电流从

10、，那么电流从 a 流向流向 b；例：例：假设假设 I = 5A，那么电流从，那么电流从 b 流向流向 a 。abRIabRU+假设假设 U = 5V，那么电压的实践，那么电压的实践方向从方向从 a 指向指向 b；假设假设 U= 5V，那么电压的实践，那么电压的实践方向从方向从 b 指向指向 a 。 3、电动势：是衡量外力即非静电力做功才干、电动势：是衡量外力即非静电力做功才干的物理量。外力抑制电场力把单位正电荷从电源的物理量。外力抑制电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源的电动势。的负极搬运到正极所做的功，称为电源的电动势。dqdWe 电动势的实践方向与电压实践方电动势的实

11、践方向与电压实践方向相反，规定为由负极指正极。向相反，规定为由负极指正极。把正电荷从电源负极(低电位处)重新送到电源正极(高电位处)。 一个实践电源除了包含电动势E,还包含内电阻R0, + + - -E电电 源源0R为了使电路中有继续不断的电流，为了使电路中有继续不断的电流，必需有一种外力，把正电荷从低电位处必需有一种外力，把正电荷从低电位处(如负极如负极b)移到高电位处移到高电位处(如正极如正极a。在电源内部就存在着这种外力。在电源内部就存在着这种外力。 外力抑制电场力把外力抑制电场力把单位正电荷由低电位单位正电荷由低电位b端移到高电位端移到高电位a端，所做的功称为电动势，用端，所做的功称为

12、电动势，用E表示。电动势的单表示。电动势的单位也是位也是V。假设外力把。假设外力把1C的电量从点的电量从点b移到点移到点a，所做的功是，所做的功是1J，那么电动势就等于，那么电动势就等于1V。电动势的方向规定为从低电位指向高电位，即由电动势的方向规定为从低电位指向高电位，即由“-极指向极指向“+极。极。第一节第一节 电路的根本概念电路的根本概念(二二)电压源与电流源电压源与电流源 1.电压源电压源 铅蓄电池及普通直流发电机等都是电源，它们是具有不变的电动铅蓄电池及普通直流发电机等都是电源，它们是具有不变的电动势和较低内阻的电源，我们称其为电压源，如图势和较低内阻的电源，我们称其为电压源，如图1

13、-13(a)所示。假设所示。假设电源的内阻电源的内阻Ro约等于约等于 0，当电源与外电路接通时，其端电压，当电源与外电路接通时，其端电压U=E，端电压不随电流变化而变化，电源外特性曲线是一条程度线。这是端电压不随电流变化而变化，电源外特性曲线是一条程度线。这是一种理想情况，我们把具有不变电动势且内阻为零的电源称为理想一种理想情况，我们把具有不变电动势且内阻为零的电源称为理想电压源或恒压源，如图电压源或恒压源，如图1-13(b)所示。所示。上一页 下一页前往第一节第一节 电路的根本概念电路的根本概念 理想电压源是实践电源的一种理想模型。例如，在电力理想电压源是实践电源的一种理想模型。例如，在电力

14、供电网中，对任何一个用电器供电网中，对任何一个用电器(如一盏灯如一盏灯)而言，整个电而言，整个电力网中，该用电器以外的部分，就可以近似地看成是一力网中，该用电器以外的部分，就可以近似地看成是一个理想电压源。个理想电压源。 当电源电压稳定在它的任务范围内，该电源就可以为是当电源电压稳定在它的任务范围内，该电源就可以为是一个恒压源。假设电源的内电阻远小于负载电阻一个恒压源。假设电源的内电阻远小于负载电阻RL，那，那么随着外电路负载电流的变化，电源的端电压可根本坚么随着外电路负载电流的变化，电源的端电压可根本坚持不变，这种电源就接近于一个恒压源。持不变，这种电源就接近于一个恒压源。上一页 下一页前往

15、 2.电流源电流源 对实践电源，可以建立另一种理想模型，叫电流源。假设电源对实践电源，可以建立另一种理想模型，叫电流源。假设电源输出恒定的电流，即电流的大小与端电压无关，这种电流源叫理输出恒定的电流，即电流的大小与端电压无关，这种电流源叫理想电流源。对于直流电路来说，理想电流源输出恒定不变的电流想电流源。对于直流电路来说，理想电流源输出恒定不变的电流Is，它与外电路负载大小无关，其端电压由负载决议。理想电流，它与外电路负载大小无关，其端电压由负载决议。理想电流源简称电流源或恒流源，源简称电流源或恒流源， 当电流源与外电路接通时，回路电流是恒定的。实践的电流源当电流源与外电路接通时，回路电流是恒

16、定的。实践的电流源即使没有与外电路接通，其内部也有电流流动即使没有与外电路接通，其内部也有电流流动;与负载接通后，与负载接通后，电源内部仍有一部分电流流动，另一部分电流那么经过负载，因电源内部仍有一部分电流流动，另一部分电流那么经过负载，因此，实践电流源可以用理想电流源此，实践电流源可以用理想电流源Is与一个电阻与一个电阻Ri并联表示，并联表示， 上一页 下一页前往当实践电流源的内阻当实践电流源的内阻 RL=相当于开路相当于开路时，时，I= IS 为一定值，为一定值，而电流源两端电压那么由而电流源两端电压那么由负载电阻负载电阻 RL 和和 I 共同共同确定，这样的电源称为理确定，这样的电源称为

17、理想电流源简称电流源。想电流源简称电流源。UItW 日常消费和生活中，电能或电功也常用度作为量纲：1度=1KWh=1KVAh1电能 电能的转换是在电流作功的过程中进展的。因此，电流作功所耗费电能的多少可以用电功来量度。电功：式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】1度电的概念1000W的电炉加热1小时；100W的电灯照明10小时；40W的电灯照明25小时。sWhkW6106.31UItUIttWP 电功率反映了电路元器件能量转换的身手。如100W的电灯阐明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机1000W阐明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。2电功

18、率 电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“P 表示：国际单位制：U【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】 用电器额定任务时的电压叫额定电压，额定电压下的电功率称为额定功率；额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上，作为用电器正常任务条件下的最高限值。右以下图电路，假设知元件吸收功率为20W，电压U=5V，求电流I。+UI元 件由图可知UI为关联参考方向，因此:A4520UPI+UI元 件UI非关联参考，因此:元件吸收正功率，阐明元件是负载。W1000)100(10 UIPI为负值，阐明它的实践方向与图上标示的参考方向相反。1、某用电器的额定值为“220V，100W，此电器正常任

19、务10小时，耗费多少焦耳电能？合多少度电？2、一只标有“220V，60W的电灯，当其两端电压为多少伏时电灯能正常发光？正常发光时电灯的电功率是多少？假设加在灯两端的电压仅有110伏时，该灯的实践功率为多少瓦？额定功率有变化吗？P=UIR=P=I*I*R3、把一个电阻接在6伏的直流电源上，知某1分钟单位时间内经过电阻的电量为3个库仑，求这1分钟内电阻上经过的电流和电流所做的功各为多少？UIPU2例1-6试计算图1-18电路中负载在一小时内耗费的电能。负载电阻为图1-18该负载一小时耗费的电能为 11002 . 0220AVIURkWWIUP044. 0442 . 0220 度度044. 0110

20、2202 . 03 IUtPtW220VUI=0.2AR负载负载伏安关系欧姆定律：伏安关系欧姆定律：关联方向时：关联方向时：u =Ri非关联方向时：非关联方向时：u =Ri符号：符号：Ri+u 功率：功率：RuRiuip22电阻元件是一种耗费电能的元件。电阻元件是一种耗费电能的元件。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性常常数数即即： IUR IU0Q Q I UU0I0非线性电阻伏安特性一例非线性电阻伏安特性一例R二、 欧姆定律它是电路的根本定律。欧姆定律指出：导体中的电流与加在导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。用公式表示RIU 式中比值R即为该电阻的阻值。图1-19电阻

21、的单位是电阻的单位是 (欧欧姆姆)，计量大电阻时用，计量大电阻时用k (千欧千欧)或或M (兆欧兆欧)。其换算关。其换算关1000欧欧=1千欧千欧 1000000欧欧=1兆欧兆欧系为系为 电阻的倒数电阻的倒数1/R=G，称为电导，它的单位为，称为电导，它的单位为S(西西门子门子) 欧姆定律欧姆定律U、I 参考方向一样时，参考方向一样时，RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号： 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负那么阐明实践方向与参考值本身的正负那么阐明实践方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关系。 通常取通

22、常取 U、I 参考方向一样，即关联参考方向。参考方向一样，即关联参考方向。U = R I (二二)全电路的欧姆定律全电路的欧姆定律 图图1-19所示是简单的闭合电路，所示是简单的闭合电路，RL为负载电阻，为负载电阻，R0为电源内阻，假设导线电阻不计，那么此段电路用欧为电源内阻，假设导线电阻不计，那么此段电路用欧姆定律可得姆定律可得 公式的意义是公式的意义是: 电路中流过的电流，其大小与电动势成正比，与电路电路中流过的电流，其大小与电动势成正比，与电路的全部电阻之和成反比。电源的电动势和内电阻普通的全部电阻之和成反比。电源的电动势和内电阻普通以为是不变的，所以，改动外电路电阻，就可以改动以为是不

23、变的，所以，改动外电路电阻，就可以改动回路中的电流大小。回路中的电流大小。0RREIL上一页 下一页前往第二节第二节 电阻、欧姆定律及电阻衔接电阻、欧姆定律及电阻衔接 三、电阻衔接三、电阻衔接 (一一)电阻的串联：由假设干个电阻按顺序地衔接成一电阻的串联：由假设干个电阻按顺序地衔接成一条无分支的电路，称为串联电路。条无分支的电路，称为串联电路。 电阻元件串联有以下几个特点电阻元件串联有以下几个特点: (1)流过串联各元件的电流相等，即流过串联各元件的电流相等，即 (2)等效电阻等效电阻 (3)总电压总电压 (4)总功率总功率 (5)电阻串联具有分压作用，即电阻串联具有分压作用，即RURU113

24、21III321RRRR321UUUU321PPPP上一页 下一页前往R1R2IUU1U2RUIRURU22RURU33在实践中，利用串联分压的原理，可以打一在实践中，利用串联分压的原理，可以打一大电压表的量程，还可以制成电阻分压器。大电压表的量程，还可以制成电阻分压器。二电阻的并联：并联：蒋几个电阻元件都接在两个共同端点之间的衔接方式。 + +- -电电 阻阻 并并 联联I1I2InR1R2RnUabI 或 即支路电流与支路电阻成反比。 即支路电阻耗费的功率与支路电阻成反比。nUUU 21 niiII1 niinabRRRRR12111111 niinabGGGGG12111RRIInn 1

25、1RRPPnn 3.分流系数与分压系数 分流系数 由于R1的分流作用，使输出电流 I2小于输入电流I，即+-R1R2I2II1IRRRRRRRRII2112212121 这里 称为“分流系数。211RRR 分压系数 由于R1,R2的分压作用，使输出电压 U小于输入电压，即这里 称为“分压系数。+-UU2R1R2IURRRU2122 212RRR 利用电阻并联的分流作用，可打一大电利用电阻并联的分流作用，可打一大电流表的量程。在实践运用中，用电器在电流表的量程。在实践运用中，用电器在电路中通常都是并联运转的，属于一样电压路中通常都是并联运转的，属于一样电压等级的用电器必需并联在同一电路中，这等级

26、的用电器必需并联在同一电路中，这样，才干保证它们都在规定的电压下正常样，才干保证它们都在规定的电压下正常任务。任务。电气设备长期、平安任务条件下的最高限值称为额定值。电气设备的额定值是根据设计、资料及制造工艺等要素，由制造厂家给出的技术数据。IUS(RSRL)1通路 U = U S IRS RLS USRS2开路U=USI0S USRSRLU=0IUS/RS3短路短路RLS USRS 一、电气设备的额定值一、电气设备的额定值 (一一)额定电流额定电流(IN) 电气设备长时间运转而稳定温度到达最高允电气设备长时间运转而稳定温度到达最高允许温度时的电流，称为额定电流。许温度时的电流，称为额定电流。

27、 (二二)额定电压额定电压(UN) 为了限制电气设备的电流并思索绝缘资料的为了限制电气设备的电流并思索绝缘资料的绝缘性能等要素，允许加在电气设备上的电压绝缘性能等要素，允许加在电气设备上的电压限值，称为额定电压。限值，称为额定电压。 (二二)额定功率额定功率(PN) 在直流电路中，额定电压与额定电流的乘积在直流电路中，额定电压与额定电流的乘积就是额定功率，即就是额定功率，即NNNIUP下一页前往电气设备的额定值都标在铭牌上，运用时必需遵守。例如，一电气设备的额定值都标在铭牌上，运用时必需遵守。例如，一盏日光灯，标有盏日光灯，标有“220 V 60 W的字样，表示该灯在的字样，表示该灯在220

28、V电电压下运用，耗费功率为压下运用，耗费功率为60 W，假设将该灯泡接在，假设将该灯泡接在380 V的电源的电源上，那么会因电流过大将灯丝烧毁上，那么会因电流过大将灯丝烧毁;反之，假设电源电压低于额反之，假设电源电压低于额定值，虽能发光，但灯光暗淡。定值，虽能发光，但灯光暗淡。电路在任务时有三种任务形状，分别是通路、短路、断路。电路在任务时有三种任务形状，分别是通路、短路、断路。(一一)通路通路(有载任务形状有载任务形状)如图如图1-25所示，当开关所示，当开关S闭合，闭合，电源与负载接成闭合回路，电源与负载接成闭合回路，电路便处于通路形状。在实践电路中，电路便处于通路形状。在实践电路中，负载

29、大都采用并联方式，用负载大都采用并联方式，用RL代表等效负载电阻。代表等效负载电阻。上一页 下一页前往电路中的用电器是由用户控制的，而且是经常变动的。当并联的用电器增多电路中的用电器是由用户控制的，而且是经常变动的。当并联的用电器增多时，等效电阻时，等效电阻RL就会减小，而电源电动势就会减小，而电源电动势E通常为一恒定值，且内通常为一恒定值，且内Ro很小，很小，电源端电压电源端电压U变化很小，那么电源输出的电流和功率将随之增大，这时称为变化很小，那么电源输出的电流和功率将随之增大，这时称为电路的负载增大。当并联的用电器减少时，等效负载电阻电路的负载增大。当并联的用电器减少时，等效负载电阻RL增大，电源输增大，电源输出的电流和功率将随之减小，这种情况称为负载减小。出的电流和功率将随之减小，